Cuadruplicar el almacenamiento de la energía solar.

Crédito: Ashley Pennington/
Rutgers University-New Brunswick

En una hora la tierra recibe del sol la cantidad equivalente de energía consumida por el planeta en un año. Esta energía debe fijarse y almacenarse en forma de un portador versátil como el gas hidrógeno utilizable como combustible y para generar electricidad.  Su producción por fotólisis catalítica del agua mediante luz solar visible requiere de catalizadores cada vez más eficientes. Si bien a lo largo de los últimos años se desarrollaron más de 130 semiconductores para realizar la disociación y obtener el gas, la eficiencia máxima alcanzada es baja, próxima al 2,5% de toda la radiación solar incidente.
En el interesante artículo “Au/La₂Ti₂O₇ Nanostructures Sensitized with Black Phosphorus for Plasmon‐Enhanced Photocatalytic Hydrogen Production in Visible and Near‐Infrared Light”, investigadores del Institute of Scientific and Industrial Research (SANKEN) de la Universidad de  Osaka (Japón) utilizan nanopartículas de oro con forma de estrella recubiertas con un semiconductor para la obtención de gas hidrógeno a partir del agua. Logran aumentar cuatro veces la eficiencia de la producción de hidrógeno con relación otros métodos usuales para almacenar la energía solar. En lugar de utilizar la energía de la radiación ultravioleta (práctica estándar) usan la energía de la radiación visible e infrarroja, más abundante, para generar resonancia plasmónica superficial localizada y absorber la radiación específica en  las nanopartículas de oro. Los electrones excitados en el metal pueden transferirse eficientemente al semiconductor,  catalizando la reacción de obtención del gas. Diseñaron el fotocatalizador usando el sistema Au (nanoparticulas de oro con forma de estrellas) y el semiconductor La₂Ti₂O₇ sensibilizado con fósforo negro. Las tasas de producción de H₂ óptimas  fueron de aproximadamente 0,74 y 0,30 mmol g^-1  h^-1 a longitudes de onda mayores de 420 nanómetros y 780 nanómetros respectivamente. La acción del semiconductor acoplado a los plasmones de Au contribuye a una actividad fotocatalítica potenciada. La radiación visible e infrarroja  es absorbida por la resonancia plasmónica de las nanopartículas de oro y luego algunos de los electrones generados se transfieren al semiconductor para generar una acción catalítica eficiente destinada a obtener hidrógeno por disociación del agua de mar. El hidrógeno se puede usar para almacenar la energía solar y luego utilizarla cuando sea necesaria. 
Toda una forma nanotecnológica de ampliar la forma en que aprovechamos la luz del sol.

Lectura complementaria:

Au/La2Ti2O7 Nanostructures Sensitized with Black Phosphorus for Plasmon‐Enhanced Photocatalytic Hydrogen Production in Visible and Near‐Infrared Light